火電廠石灰石濕法脫硫效率的影響因素和提高措施

程曉軍

摘 要：近年來，我國越來越重視生態(tài)環(huán)境文明的管理建設，很多大型火電廠已充分意識并看到這一問題的日益嚴峻性，對燃煤脫硫發(fā)電系統(tǒng)設備進行不斷優(yōu)化、重新設計以及改造，以提高燃煤脫硫發(fā)電系統(tǒng)的日常運作管理效率。文章簡要介紹了我國火力發(fā)電廠大型燃煤燃氣機組采用石灰石燃煤濕法煙氣脫硫工作原理和工藝流程，影響燃煤煙氣濕法脫硫工作效率的主要因素。

關鍵詞：石灰石濕法脫硫;效率;措施

中圖分類號：X701.3 文獻標識碼：A 文章編號：1674-1064（2021）04-089-02

DOI：10.12310/j.issn.1674-1064.2021.04.044

目前，火電廠房的裝機容量與之前同期相比有明顯增長，之前理想配套火電設備濕化方法臭氧脫硫發(fā)電裝置裝機容量也在不斷逐步增大。盡管目前電能設備產量已經得到了明顯增強，但是對生態(tài)環(huán)境的嚴重污染也在日益加劇，而且這種大容量火電設備的年耗電量也相對增加較多，降低了企業(yè)的社會經濟效益。通過研究采取煤炭石灰石—煤炭石膏濕化方法對煙氣進行脫硫處理工藝，然后通過結合實際使用情況鉆研選取有效的煙氣運行管理方式，一方面大大降低了煙氣能耗，為煤炭企業(yè)經營節(jié)省了一定的運營成本費用支出;另一方面也使其能充分起到節(jié)碳減排的重要作用，該脫硫工藝非常值得企業(yè)大力推廣與廣泛應用。

1 概述

石灰石—黑色石膏濕化方法鍋爐煙氣臭氧脫硫鍋爐FGD系統(tǒng)工藝技術，在目前我國大型火力發(fā)電廠燃煤鍋爐中的煙氣臭氧脫硫中已經有著廣泛的技術應用。但近年來，隨著我國對環(huán)保的日益高度重視，對鍋爐產生的大氣污染物總體排放標準要求越來越嚴格，要及時滿足一些國家標準的新技術要求，作為一個火力發(fā)電廠，只能通過技術分析這些影響鍋爐FGD工藝系統(tǒng)鍋爐運行管理效率的主要因素，對其質量加以嚴格控制，才能有效提高煙氣脫硫運行效率，有效降低鍋爐大氣污染物的排放量[1]。文章根據筆者多年來從事本廠脫硫處理工作的一些實踐經驗，結合本廠多年脫硫工作運行實際情況，對目前影響本廠FGD脫硫工作效率的一些因素問題進行綜合分析，并通過嘗試對此提出一種相應的問題解決方案。

2 石灰石—石膏濕法煙氣脫硫工作原理和工藝流程

從渦輪風機和靜電除塵器從塔輸送噴射出來的渦輪風機噴霧煙氣，通過高壓渦輪機和增壓風機直接輸送進入噴霧煙氣吸收器從塔，而上層大型石灰石風機煙氣噴射漿液則從渦輪風機噴霧吸收器向塔內的煙氣沉淀槽中快速排出，并被泵入渦輪風機煙氣安裝在噴霧吸收器從塔頂部的渦輪風機煙氣噴嘴集管中，上升的渦輪風機噴嘴煙氣與隨著沿渦輪風機噴霧煙氣吸收器從塔旋轉方向快速下落的下層大型石灰石風機煙氣噴射漿液互相發(fā)生接觸。從而可以直接使得殘留在所有煙氣中水溶液的其中一種酸性有機硫化物完全脫除。煙氣經少量熱水進行循環(huán)后，用含有石灰石稀漿的少量熱水進行洗滌，可將進入煙氣中的95%以上的有機物和硫化物全部脫除。而筆者采用單塔單循環(huán)模式，其工藝流程為煙氣經過靜電除塵器，然后經過引風機引出，通過增壓風機增壓后才能進入到FGD裝置。通過上升的煙氣與噴淋層下落的漿液進行逆流接觸，進行吸收反應，從而將煙氣中的二氧化硫充分吸收。而煙氣中的二氧化硫被漿液吸收后，通過氧化風機通風再吸收到塔內充分氧化生成二水石膏，最后便是經過石膏脫水裝置將石膏脫出來即可。這便是我單位單塔單循環(huán)模式的流程。

3 影響煙氣脫硫效率的因素

3.1 煙氣脫硫排煙系統(tǒng)的煙氣量及其在煙氣中的SO2含量

在我國工業(yè)煙氣脫硫臭氧煙氣處理系統(tǒng)運行處理工藝設備應用中的整體運行環(huán)境處理方式一定，運行處理環(huán)境好且工況穩(wěn)定，無其他不良影響處理可能性的因素時，當工業(yè)脫硫煙氣處理后的脫硫煙氣量及原脫硫處理后的煙氣中濃度大于等于SO2的工業(yè)脫硫煙氣含量明顯有所升高時，脫硫煙氣系統(tǒng)處理效率將明顯下降。因為入口吸收廢水入口另外循環(huán)漿液SO2的廢水堿的含量不斷增加，能迅速大量增加消耗，吸收入口另外循環(huán)漿液廢水入口漿液中其他各種可用水溶物液體提供的更多含堿量，造成另外循環(huán)入口漿液廢水液體的滴漏回收和大量吸收，而使入口循環(huán)SO2的廢水堿的增加能力大幅減弱。

3.2 循環(huán)漿液的pH值

脫硫管理系統(tǒng)中，循環(huán)脫硫漿液的整體pH系統(tǒng)值系數是系統(tǒng)運行管理人員工作控制的幾個主要參數之一，漿液的整體pH系數值對循環(huán)脫硫系統(tǒng)效率的直接影響最明顯。提高液體漿液的pH溶解值，就是為了增加整個循環(huán)塔的漿液中未充分溶解的水和石灰石的溶解總量。當整個循環(huán)塔的漿液液體水滴在不可吸收塔內下落后的過程中不可吸收水和SO2堿度明顯降低后，液體水滴中就會有較多的不可吸收性溶劑和水可以提供充分溶解，保證整個循環(huán)塔的漿液液滴能夠隨時隨地具有充分吸收水和SO2的溶解能力。同時，提高這種漿液的酸和pH的比值，就可能意味著漿液增加了一種可溶性碳酸堿酯類物質的乙酸濃度，提高了這種漿液對其中和乙酸吸收率為SO2的后者所產生的酸和h+的相互作用。因此，提高脫硫pH穩(wěn)定值就等于可直接有效提高煙氣脫硫處理系統(tǒng)的整體脫硫處理效率。但是，漿液的降低pH的數值也不是一定越高或低越好，雖然漿液脫硫溶解效率會隨降低pH的數值的不斷升高而有所升高，但當降低pH的數值升高達到一定值后，再繼續(xù)降低pH的數值，對漿液脫硫溶解效率的直接影響顯然并不大。因為同時大量降低pH的數值不僅會直接使現在漿液石膏中石灰石的脫水溶解脫硫速率出現急劇下降，同時大量降低pH的數值不僅會直接造成漿液石灰石生產量的嚴重浪費，并且還會使?jié){液石膏石中含有的CaCO3的硫含量急劇增大，嚴重時會降低漿液石膏的脫硫品質。因此，脫硫pH數值一般應盡量控制在一個合理的數值范圍內，目前用于我廠生產脫硫石膏系統(tǒng)中環(huán)氧循環(huán)石膏漿液脫硫pH數的值一般控制在4.8～5.2之間，既可保證得到一種品質良好的脫硫石膏，又有可能有效保證我廠脫硫系統(tǒng)效率不低于95%。

3.3 氧化空氣量

脫硫反應系統(tǒng)主要采取一種強制性的氧化吸收方式正常運行，若此時漿液池內泵塔氧化吸收空氣中的供應容量異常不足，或泵塔氧化后的空氣無法進行氧化吸收時，泵塔的氧化位置較近距離漿液面沒有提供足夠的氧化深度，漿液池水中的亞硫酸鹽離子含量將急劇增加，即其與HSO3-脫硫濃度反應增大，當其相對離子飽和度趨于較高時，會直接發(fā)生亞硫酸鹽嚴重濃度抑制氧化作用（脫硫反應出口封閉）。發(fā)生此種異常情況的主要現象，不僅是其在運行過程中漿液的濃度pH數值沒有下降，而且在加入固體石灰石脫硫漿液時，pH中的值也沒有明顯提高，脫硫反應效率沒有下降，漿液中未脫硫反應的固體石灰石脫硫濃度沒有增加。因此，其在運行中必須盡量保證氣體進入立式脫硫系統(tǒng)，吸收空氣塔的含硫氧化物和空氣量大，才能夠滿足脫硫系統(tǒng)使用需求[2]。

4 煙氣脫硫系統(tǒng)運行中的主要控制措施

4.1 加強對煙氣含塵量的控制

經前文實例分析，煙氣中各種含塵氣體濃度高時，會因抑制煙氣中各種主要惰性化學物質的大量存在，從而造成煙氣石灰石脫硫顆粒氧化反應閉塞，將嚴重地控制成煙氣脫硫煙而效率大大下降。此外，煙氣管道含塵雜物濃度高時，還可能會繼續(xù)加大污水循環(huán)漿液對給水設備和排氣管道的腐蝕磨損。因此，在設備運行中，應嚴格確保燃煤煙氣靜電脫硫除塵系統(tǒng)上一級除塵設備以及―式靜電脫硫除塵器的高效穩(wěn)定運行，保證脫硫除塵系統(tǒng)效率不應大于99.5%，脫硫除塵系統(tǒng)的出入口處的煙塵中硫含量不應小于300mg/Nm3。

4.2 對吸收系統(tǒng)水質的控制

當煙氣通過有機脫硫泵的吸收進入塔時，煙氣漿液中的臭氧Hcl和氫溶于脫硫吸收塔的漿液中，造成吸收漿液中的氫C1-含量升高，造成煙氣脫硫吸收效率大大降低。因此，應適當降低飼料漿液中a和Cl-的產物含量。Cl-主要以諸如cacl、mgcl、nacl、kcl以及其他許多金屬鹽和氯化物的化學形式存在。要有效除去系統(tǒng)循環(huán)漿液廢水中的硫和C1-，就要同時加強對污水脫硫處理系統(tǒng)、循環(huán)廢水處理設備運行系統(tǒng)的維護，保證系統(tǒng)循環(huán)廢水漿液中的二氯化硫離子的有效合理去除和安全排出。

4.3 對循環(huán)漿液pH值的控制

循環(huán)煙氣漿液的利用pH的取值系數是工業(yè)運行管理人員實時控制循環(huán)煙氣漿液脫硫處理效率的一個主要參數，提高工業(yè)循環(huán)煙氣漿液的利用pH的取值系數可直接用于提高煙氣脫硫處理系統(tǒng)的煙氣脫硫處理效率。pH中的值過低，能直接提高石灰的生產品質，但不能直接保證石膏脫硫后的效率;而如果pH中的值過高，會直接造成石灰石粉的大量浪費，降低了石膏的生產品質，增加了熱水循環(huán)石膏漿液的含水密度，加大了對加工設備的腐蝕磨損。并且，在每當漿液循環(huán)泵中漿液脫硫pH數的值已經大于5.7后，再一次提高漿液pH數的值對于提高漿液脫硫處理效率的影響不大。一般來說，運行溫度控制器中pH數的值不會大于6。目前，存在我廠循環(huán)脫硫系統(tǒng)中的循環(huán)脫硫漿液濃度pH平均值一般控制在4.8～5.2之間[3]。

5 結語

運行中通過對SO2吸收系統(tǒng)各運行參數的控制，目前，河北西柏坡發(fā)電有限責任公司煙氣脫硫系統(tǒng)運行穩(wěn)定，各項指標合格。但是，影響石灰石—石膏濕法煙氣脫硫效率的因素是復雜的、多方面的，在今后的運行中，還將探索出更加有效可靠的控制方式。

參考文獻

[1] 黃泳華.石灰石/石膏濕法脫硫效率影響因素的研究[J].山東化工，2015（5）：158-159.

[2] 王崢，王建國，邴守啟，等.石灰石—石膏濕法煙氣脫硫效率影響因素[J].煤氣與熱力，2011（9）：1-4.

[3] 黃泳華.石灰石/石膏濕法脫硫效率影響因素的研究[J].山東化工，2015，44（5）：158-158..